1、變壓器 變壓器的用途和結(jié)構(gòu) 變壓器的工作原理 變壓器的用途和結(jié)構(gòu)一、變壓器的用途電能負(fù)荷升壓變壓器遠(yuǎn) 距 離 輸 電降壓變壓器10 kV 輸電距離、輸電功率與輸電電壓的關(guān)系: 輸電電壓 輸電功率 輸電距離 110 kV 5104 kW 50 150 km 220 kV (20 30)104 kW 200 400 km 500 kV 100104 kW 500 km10 kV6 kV380 V220 V110 kV、220 kV330 kV、500kV 二、變壓器的基本結(jié)構(gòu)：1. 鐵心: 硅鋼片疊成。1. 鐵心:2. 繞組: 鐵心柱鐵心柱鐵 軛鐵 軛11112222 一次繞組和二次繞組；或高壓繞

2、組和低壓繞組。 鐵心柱、鐵軛。單相心式變壓器鐵 鐵 鐵 心軛 柱 軛1122單相殼式變壓器3. 其他: 油箱、油、油枕、保護(hù)設(shè)備等。圖例低壓繞組高壓繞組1. 按用途分類: 電力變壓器、電爐變壓器、電焊變壓器、整流變壓器、電源變壓器2. 按相數(shù)分類:三相變壓器、單相變壓器。3. 按每相繞阻的個(gè)數(shù)分類：雙繞阻變壓器、三繞阻變壓器、自耦變壓器。4. 按冷卻方式分類：干式、油浸式。5. 按結(jié)構(gòu)形式分類： 心式變壓器和殼式變壓器。三、變壓器的分類圖例四、變壓器的額定值1. 額定電壓 U1N / U2N 指空載電壓的額定值。 即當(dāng) U1 = U1N 時(shí), U20 = U2N 三相變壓器是指線電壓。2. 額

3、定電流 I1N / I2N 指滿載電流值，即長(zhǎng)期工作所允許的最大電流。 三相變壓器是指線電流。線 圈變壓器內(nèi)部返回電源用變壓器返回單相變壓器隔離變壓器返回S9 型配電變壓器（10kV）返回大型電力油浸變壓器返回大型電力油浸變壓器返回樹(shù)脂澆注干式變壓器返回特種變壓器返回 指視在功率的額定值。 單相變壓器： SN = U2N I2N = U1N I1N 三相變壓器： 3. 額定功率(額定容量) SN 輸出的額定有功功率： PN = U2 I2N cos24. 額定頻率 fN 一般： fN = 50Hz（工頻）SN =3 U2N I2N =3 U1N I1Ne2e1e1i01變壓器的工作原理一、空載

4、運(yùn)行注意：各量的參考方向。 +u1 +u2 施加 u1 i0 N1 i01e1e2e1u20R1i01. 一次側(cè)電路u1 = R1i0e1e1U1 = R1I0 E1E1E1=jX1I0E1 = j4.44 f N1m U1 = E1 + (R1 + jX1) I0= E1 + Z1I0忽略Z1 ，則：U1 E1 = j4.44 f N1m 2. 二次側(cè)電路u20 = e2U20 = E2 =j4.44 f N2m 3. 一次側(cè)與二次側(cè)的電壓關(guān)系:= k電壓比：一般取高壓繞組的電壓與低壓繞組的電壓之比，電壓比 U1U20E1E2=N1N2即： k1。一、負(fù)載運(yùn)行e2e2e1e1+u1i1ZLi

5、212+u2 施加：u1 i1 N1 i11 e1 e1e2u2i2N2 i22e2變壓器的運(yùn)行分析 磁通守恒，磁鏈?zhǔn)睾? 從電磁關(guān)系分析: N2i2 N1i1N1I1 + N2I2 = N1I0 N1i0 U1N 4.44 f N1m N1I1 + N2I2 = 0 在滿載或接近滿載時(shí)，I0 可忽略不計(jì)。 電動(dòng)勢(shì)平衡方程：一次側(cè)：二次側(cè)：U2 = E2 + E2R2I2E1U1 = E1 + (R1 + jX1) I1= E1 + Z1I1= E2(R2 + jX2) I2= E2Z2I2E2U2 = ZLI2四、等效電路+U1ZLI1 變壓器的運(yùn)行分析R1 X1E1+E2+X2 R2I2

6、U2 +PFe I02Rm =勵(lì)磁產(chǎn)生鐵損耗。該損耗可以用等效電阻 Rm 來(lái)代替。勵(lì)磁電阻：勵(lì)磁阻抗： Zm = Rm + j Xm E1 = ZmI0 有：2. 二次繞組的折算(1) 折算條件： N2I2 不變、P2 不變。 (2) 用一個(gè)匝數(shù)為 N1 的假想繞組代替 N2， 使：E2 = E1(3) 折算后的二次繞組電流：N1I2 = N2I2I2=N2N1I2=I2k(4) 折算后的二次繞組電動(dòng)勢(shì)和電壓：匝數(shù)相同:E2= E1=k E2輸出功率不變:U2I2 = U2 I2U2=I2I2U2= k U2(5) 折算后二次繞組的阻抗：有功功率不變:R2I22 = R2 I22R2= R2

7、I22I22= k2 R2無(wú)功功率不變:X2I22 = X2 I22X2= X2 I22I22= k2 X2同理:Z2 = k2 Z2ZL = k2 ZL 折算實(shí)質(zhì)上是在二次繞組功率和磁通勢(shì)保持不變的條件下，對(duì)繞組的電壓、電流所進(jìn)行的一種線性變換。3. T 型等效電路：+U1ZLI1R1 X1E1+E2+X2 R2I2 U2 +Rm XmE2X2 R2U2 I2ZL+U1I1R1 X1E1 = E2+ U2 +Rm XmX2 R2 I2ZLI04. 型等效電路：R2 X2I2 U2 +ZL+U1R1 X1I1Rm XmI0+U1I1R1 X1E1 = E2+ U2 +Rm XmX2 R2 I2

8、ZLI0R1、X1很小E1 U1 5. 簡(jiǎn)化等效電路： 該電路用于滿載 或接近滿載運(yùn)行 時(shí)的分析。I1I2R1+ R2X1 + X2ZL+U1U2+I0 很小，I1 I2 3.4 變壓器的參數(shù)測(cè)定（測(cè)出等效電路） 一、空載試驗(yàn) 測(cè)量: k、PFe、Zm低壓側(cè)高壓側(cè)AWV注意：功率表的結(jié)構(gòu)與接法。V+U1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)： U1N、I0、P0、U20。1. 鐵損耗: P0 = PFe + PCu = RmI02 + R1I02 PFeP0 2. 勵(lì)磁阻抗模： |Zm | Z1+Zm |=U1NI03. 勵(lì)磁電阻：RmR1 + Rm=P0I024. 勵(lì)磁電抗: Xm =|Zm |2Rm25. 電壓比:U2

9、0U1Nk =二、短路試驗(yàn)高壓側(cè)低壓側(cè)實(shí)驗(yàn)方法： 逐漸增加 U1 ，使電流達(dá)到額定值：I1 = I1N U1 =(5%10%)U1NVWA+U1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：US = U1、IS = I1N 、PS 。2. 短路阻抗模： |ZS | =USIS1. 銅損耗: PCu PFe + PCu = Ps電流為額定值時(shí)的短路損耗(3) 無(wú)功功率：Q1 = U1I1sin1Q2 = U2I2sin2Q1=3 U1I1sin1Q2=3 U2I2sin22. 損耗P1P2 = PCu + PFe(1) 銅損耗： PCu = R1I12 + R2I22 = R1I12 + R2I22 = RS I12 = RS I

10、22 = 2 PS由于: PCuI2 可變損耗。(2) 鐵損耗： PFe= Rm I02 由于: PFem、f 等，當(dāng) U1 、f 均不變時(shí)， PFe不變 不變損耗。3. 效率P1P2=100%= P0 I20(0.40.6) I2N3.6 三相變壓器聯(lián)結(jié)組：聯(lián)結(jié)方式 + 聯(lián)結(jié)組號(hào)。聯(lián)結(jié)組號(hào)：表示高低壓繞組相應(yīng)線電動(dòng)勢(shì)之間相差。1. 聯(lián)結(jié)組的表示方式(1) 單相電動(dòng)勢(shì)的相位關(guān)系EUEu*U1U2u1u2EUEu*相位關(guān)系:EUEuEUEuU1U2u1u2(2) 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組時(shí)鐘表示法：高壓繞組的線電動(dòng)勢(shì)（任取一個(gè)）作分針，指向12點(diǎn)；低壓繞組對(duì)應(yīng)的線電動(dòng)勢(shì)作時(shí)針，它們所確定的鐘點(diǎn)數(shù)即為聯(lián)

11、結(jié)組號(hào)。2. 聯(lián)結(jié)組判斷方法(1) 由聯(lián)結(jié)圖確定聯(lián)結(jié)方式；(2) 在聯(lián)結(jié)圖上標(biāo)出高、低壓繞組的線電動(dòng)勢(shì)和相 電動(dòng)勢(shì)；(3) 畫(huà)出高壓繞組的電動(dòng)勢(shì)相量圖。 星形聯(lián)結(jié)時(shí)相電動(dòng)勢(shì)畫(huà)成 Y 形，三角形聯(lián)結(jié)時(shí)相電動(dòng)勢(shì)畫(huà)成 形。(4) 畫(huà)出低壓繞組的電動(dòng)勢(shì)相量圖。 先畫(huà)相電動(dòng)勢(shì)相量，再畫(huà)線電動(dòng)勢(shì)相量。(5) 判斷聯(lián)結(jié)組號(hào)，寫(xiě)出聯(lián)結(jié)組。 找出某個(gè)對(duì)應(yīng)的高、低壓繞組的線電動(dòng)勢(shì)的相位差，確定鐘點(diǎn)數(shù)。 典型的聯(lián)結(jié)組：Y,yn0、Y,d11、YN,d11。 三角形聯(lián)結(jié)的兩種方式：U V W順接逆接U V WU1 V1 W1N例1：判斷按下圖方式聯(lián)結(jié)的三相變壓器的聯(lián)結(jié)組。*EUEVEW*u1 v1 w1EuEvEwEWEUEVNUVWEUVEuEvuvwEwEuvEuv聯(lián)結(jié)組號(hào): Y,d1例2：判斷按下圖方式聯(lián)結(jié)的三相變壓器的聯(lián)結(jié)組。U1 V1 W1* * *N* * *u1 v1 w1EuEvEwEUEVEWEUEVEWUVWEUV =EuEvEwNuvwEuv聯(lián)結(jié)組號(hào): D,y7例3：判斷按下圖方式聯(lián)結(jié)的三相變壓器的聯(lián)結(jié)組。U1 V1 W1N* * *u1 v1 w1* * *EUEVEWEuEvEwEUEVEW